硅橡膠是指(zhi)主鏈由硅和(he)氧原(yuan)子(zi)(zi)交替構成,硅原(yuan)子(zi)(zi)上通常連有(you)兩個(ge)有(you)機基(ji)團的(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)。普通的(de)(de)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)主要由含(han)甲基(ji)和(he)少量乙烯基(ji)的(de)(de)硅氧鏈節組(zu)成。苯(ben)基(ji)的(de)(de)引入(ru)可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)(gao)、低(di)溫性能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)及氰(qing)基(ji)的(de)(de)引入(ru)則可提(ti)高(gao)(gao)(gao)硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)溫及耐(nai)(nai)(nai)油性能(neng)(neng)。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)耐(nai)(nai)(nai)低(di)溫性能(neng)(neng)良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能(neng)(neng)工(gong)作。引入(ru)苯(ben)基(ji)后,可達(da)-73℃。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性能(neng)(neng)也(ye)很突出(chu),在180℃下(xia)可長期(qi)工(gong)作,稍高(gao)(gao)(gao)于200℃也(ye)能(neng)(neng)承(cheng)受數周或更長時間仍(reng)有(you)彈性,瞬(shun)時可耐(nai)(nai)(nai)300℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫。硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)透氣(qi)性好,氧氣(qi)透過率在合成聚合物中(zhong)是較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)。此外,硅橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)還具有(you)生(sheng)理惰(duo)性、不(bu)會導(dao)致凝(ning)血的(de)(de)突出(chu)特性,因此在醫(yi)用(yong)領域應(ying)用(yong)廣泛。
主(zhu)要(yao)品種
硅橡膠分類的(de)方法很多(duo),通常按固(gu)化
前的形態分為固(gu)體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠和液體硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)硫(liu)化溫(wen)度分為室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠;按(an)所用(yong)單體的不(bu)同,可分為甲(jia)基(ji)(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠,甲(jia)基(ji)(ji)苯基(ji)(ji)乙烯(xi)(xi)基(ji)(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠等;按(an)性能和用(yong)途的不(bu)同又(you)可分為通用(yong)型(xing)、超(chao)耐低溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫(yi)用(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵為催化(hua)劑(ji)合成(cheng)的。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產品問世。1948年(nian)(nian),采用高(gao)(gao)比表面積的氣相法白炭(tan)黑補強的硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研制(zhi)成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的性能(neng)躍升(sheng)到實用階段,奠定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的基礎。從二甲基二氯硅(gui)烷合成(cheng)開始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的國(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)。俄(e)羅斯、德國(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)和中國(guo)(guo)等(deng)。中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的工業(ye)化(hua)研究始于(yu)1957年(nian)(nian),多家研究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到2003年(nian)(nian)底,中國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生(sheng)產能(neng)力(li)為135千噸,其中高(gao)(gao)溫膠(jiao)(jiao)100千噸。
高溫硫化硅橡膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)是指聚硅(gui)氧烷變成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體的(de)(de)過(guo)(guo)程是經(jing)過(guo)(guo)高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主(zhu)要以(yi)高(gao)分子(zi)量的(de)(de)聚甲基乙(yi)烯基硅(gui)氧烷為(wei)生膠(jiao)(jiao)(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑等,在加(jia)熱(re)加(jia)壓下硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)彈(dan)性(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍。有時為(wei)了降低成(cheng)(cheng)本或改善膠(jiao)(jiao)(jiao)料性(xing)能(neng)及(ji)賦予硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)(de)性(xing)能(neng),也加(jia)入(ru)相應的(de)(de)各(ge)種(zhong)添(tian)加(jia)劑。硫(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)劑是各(ge)種(zhong)有機過(guo)(guo)氧化(hua)(hua)物或加(jia)成(cheng)(cheng)反應催化(hua)(hua)劑。
加(jia)工成型(xing)方法如(ru)圖所示(shi)。一次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進行高分子鏈(lian)的(de)(de)交聯反應;二(er)次硫(liu)(liu)化(hua)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)進行補充交聯、驅(qu)除硫(liu)(liu)化(hua)劑分解產物(wu)(wu)和其他揮(hui)發(fa)性化(hua)合物(wu)(wu)以穩(wen)定(ding)硫(liu)(liu)化(hua)膠的(de)(de)各項(xiang)性能。常用的(de)(de)設備(bei)有開放式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主(zhu)要性能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)顯(xian)著的(de)(de)(de)(de)特(te)征是(shi)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩定性(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)強度僅(jin)是(shi)天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)或某(mou)些合成橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)半,但在200℃以(yi)上的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下,硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)仍能(neng)(neng)(neng)(neng)保(bao)持一(yi)定的(de)(de)(de)(de)柔韌性(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)和(he)表(biao)(biao)面硬度,且力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)玻璃化溫(wen)(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特(te)殊配方可達-100℃,表(biao)(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優異。這(zhe)對(dui)航空(kong)、宇航工(gong)業的(de)(de)(de)(de)意(yi)義重大。(3)耐(nai)候性(xing)(xing)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線等(deng)十分穩定,在不加(jia)任何添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,就具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)優異的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣(yuan)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),耐(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)(xing)和(he)耐(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)也(ye)非常(chang)好。(5)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)(de)(de)物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)差(cha),但在150℃的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下,其物理(li)機械性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)優于通用(yong)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。(6)耐(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)。普通硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)具有(you)中(zhong)等(deng)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)油、耐(nai)溶劑(ji)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。(7)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)透過性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)(wen)下硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)對(dui)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)、氮(dan)、氧(yang)、二氧(yang)化碳(tan)等(deng)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)透氣(qi)(qi)(qi)性(xing)(xing)比天然橡(xiang)(xiang)膠(jiao)高(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)。硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味,無(wu)嗅,與人體(ti)(ti)組(zu)織不粘連,具有(you)抗凝血(xue)作(zuo)(zuo)用(yong),對(dui)肌(ji)體(ti)(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)非常(chang)少(shao)。特(te)別(bie)適合作(zuo)(zuo)為醫用(yong)材料(liao)。
硅(gui)橡膠(jiao)的用量
據中國(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業協會統計(ji),2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產銷分別(bie)達到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同比分別(bie)增長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)用(yong)(yong)量(liang)約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)新研究,增加有(you)機(ji)硅(gui)(gui)(gui)材(cai)料在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)方面的(de)用(yong)(yong)量(liang),可以大(da)幅(fu)度(du)提高汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)的(de)安(an)全性能,因此(ci),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)產量(liang)和單車(che)(che)(che)用(yong)(yong)量(liang)水平的(de)提高都將(jiang)推(tui)動汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工業對(dui)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)增加。國(guo)(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)的(de)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)發(fa)展(zhan)(zhan),關(guan)鍵汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)零部件(jian)實現自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化(hua)(hua),《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機(ji)關(guan)公務用(yong)(yong)車(che)(che)(che)選用(yong)(yong)車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見(jian)稿(gao))》為(wei)自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)擴大(da)在政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)(gou)的(de)市場份額,為(wei)改變目前國(guo)(guo)內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)(gou)以合資品(pin)牌(pai)產品(pin)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)局面提供了保障。促進自(zi)(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)牌(pai)發(fa)展(zhan)(zhan),國(guo)(guo)產汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)業的(de)繁榮將(jiang)為(wei)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應用(yong)(yong)提供有(you)力(li)保障。預測未來3年(nian),我國(guo)(guo)室溫硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)在汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)均20%增長。
此外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)是重要(yao)的(de)(de)(de)非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)因為(wei)石(shi)(shi)(shi)油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大幅上漲(zhang),同時我(wo)國(guo)在硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)方(fang)面(mian)(mian)取(qu)得突破,有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體的(de)(de)(de)生產技術(shu)(shu)在2005年前被幾家(jia)跨國(guo)公司壟(long)斷(duan),但(dan)目前我(wo)國(guo)已(yi)發展成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)單(dan)體第1大國(guo),這2個方(fang)面(mian)(mian)原(yuan)因使硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始(shi)低于(yu)石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),僅約為(wei)大宗石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規模替代石(shi)(shi)(shi)油(you)基(ji)(ji)合成(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)。這將(jiang)(jiang)極大拓展有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)市(shi)場空(kong)間(jian),同時將(jiang)(jiang)帶動硅(gui)(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)(gui)烷偶聯劑和硅(gui)(gui)(gui)樹(shu)脂等其他有機(ji)(ji)硅(gui)(gui)(gui)產品的(de)(de)(de)消費(fei)。